ANALISIS RESPON SISTEM GETARAN PADA MESIN TORAK
1) Program Studi Teknik Mesin - Universitas Islam “45” Bekasi, email: riri.sadiana@gmail.com
ABSTRACT
Vibration is a phenomenon that could not be avoided from a working system engine, so does the piston engine
(piston engine). Vibration in piston engine in normal limits certainly will not interfere or reduce engine
performance, But for a long time, it can reduce comfort and precision performance of the machine. The
mathematical model of the vibration system on piston engine is needed in this case, created a mathematical
model that will be analyzed and described, so it can be used as an input or guidelines to determine when the
technical measures in the field. Reference systems work piston engine in this study refers to the piston engine in
general or on a two-wheeled vehicle (125 CC).
Keywords: Mechanical vibrations, mathematical models for mechanical vibration, piston engine.
ABSTRAK
Getaran merupakan suatu fenomena yang tidak mungkin bisa dihindari dari suatu sistem kerja mesin, begitupun
pada mesin torak (piston engine). Getaran pada mesin torak dibatas normal tentunya tidak akan menggangu
atau menurunkan performa kerja mesin, akan tetap getaran yang terjadi secara kontinu, seiring dengan
jalannya waktu dapat menurunkan kenyamanan dan presisi kerja mesin yang terjadi. Model matematika dari
sistem getaran pada mesin torak sangat dibutuhkan dalam hal ini, model matematika yang dibuat untuk
kemudian dianalisis dan dideskripsikan, dapat dijadikan masukan atau pedoman untuk menentukan lagkah
teknik pada saat di lapangan ketika dijumpai kondisi mesin yang sudah tidak lagi baik atau rusak. Acuan sistem
kerja mesin torak dalam penelitian ini mengacu pada mesin torak secara umum atau pada kendaraan roa dua
(125 CC).
Kata Kunci: Getaran mekanik, Model matematika getaran mekanik, mesin torak.
PENDAHULUAN
Getaran mekanik dapat didefinisikan sebagai gerak osilasi dari sistem mekanik di sekitar titik/posisi
seimbang. Getaran terjadi karena adanya gaya eksitasi. Hampir semua mesin yang bergerak akan bergetar
meskipun mungkin intensitasnya sangat kecil. Karena secara praktis tidak mungkin menghilangkan eksitasi
getaran sama sekali. Eksitasi dapat terjadi karena adanya ketidakseimbangan pada mesin itu sendiri atau
dari sumber di luar mesin. Pada banyak hal biasanya terjadinya getaran sangat tidak diinginkan karena
getaran dapat mengganggu kenyamanan, menimbulkan ketidak presisian atau menurunkan kwalitas kerja
mesin-mesin perkakas. Bahkan getaran juga dapat merusak konstruksi mesin. Untuk itu banyak upaya
dilakukan untuk meredam getaran.
Sebelum melakukan upaya untuk melakukan redaman pada getaran, terlebih dahulu perlu dilakukan
identifikasi masalah dan analisis tentang jenis dan besaran getaran yang muncul. Sebagai contoh, getaran yang
umumnya terjadi pada bagian mesin (hal yang sudah wajar) pada interval tertentu tidak memerlukan redaman,
hal ini dianggap tidak memberikan dampak negative terhadap kondisi mesin secara lebih lanjut. Salah satu
bentuk identifikasi awal yang dilakukan untuk menyelesaiakan beberapa permasalahan yang terkait dengan
getaran pada mesin, diantaranya adalah menentukan model matematika pada fenomena tersebut. Model
matematika yang dibuat secara lebih lanjut dapat dikembangkan dan disimulasikan untuk kemudian dilakukan
analisis hingga menentukan alternative solusi yang dapat ditentukan. Adapun hal yang menjadi ukuran untuk
menentukan model matematika sistem getaran pada mesin torak merupakan model yang sudah valid atau belum,
pada prosesnya akan dilakukan pengecekan numerik terhadap hasil yang diperoleh antara respon hasil model
dan respon aktual fenomena tersebut.
TINJAUAN PUSTAKA
Getaran Mekanik dan Gaya pada Mesin Torak
Getaran dapat dipandang sebagai gerakan yang teratur dari benda atau media dengan arah bolak-balik
dari kedudukan keseimbangan. Getaran biasa terjadi saat mesin atau alat dijalankan dengan motor, hal ini
mempunyai pengaruh yang bersfat mekanis. Getaran merupakan gerak osilasi disekitar sebuah titik yang
disebabkan oleh getaran udara atau mekanis, misalnya mesin atau alat-alat mekanis lainnya. Oleh sebab itu
getaran banyak dipergunakan untuk menganalisis mesin-mesin baik dari gerak rotasi atau translasi. Vibrasi atau
getaran mempunyai 3 parameter yang dapat dijadikan sbg tolak ukur yaitu amplitude, frekuensi dan phase
Minggu, 07 Januari 2018
PENGARUH BENTUK PERMUKAAN DAN OVERSIZE PISTON TERHADAP KINERJA MOTOR BENSIN
PENGARUH BENTUK PERMUKAAN DAN OVERSIZE PISTON TERHADAP KINERJA MOTOR BENSIN
Secara garis besar motor bensin tersusun oleh beberapa komponen utama meliputi : blok silinder (cylinder block), kepala silinder (cylinder head), poros engkol (crank shaft), torak (piston), batang piston (connecting rod), roda penerus (fly wheel), poros cam (cam shaft) dan mekanik katup (valve mechanic).Berdasarkan diskripsi dari sistem kerja, karakteristik dan bagian komponen mekanik motor bakar torak (piston), adalah memungkinkan modifikasi khususnya pada torak (piston) pada motor bakar torak. Pada penelitian ini maka kita akan memodifikasi permukaan piston menjadi permukaan piston cekung dan permukaan piston cembung. Hasil penelitian ini untuk mencari perbandingan model-model profil permukaan torak (piston face) guna mendapatkan model yang optimal dan dapat mengasilkan kerja maksimal. Model permukaan torak dapat dilakukan dengan modifikasi desain permukaan torak cekung dengan desain permukaan torak cembung. Pelaksanaan identifikasi penelitian ini pada modifikasi desain permukaan torak cekung dengan desain permukaan torak cembung, maka akan diperoleh hasil yaitu desain modifikasi dan karakteristik permukaan torak. Dan peneliti ini dapat mengetahui pengaruh terhadap daya pengisapan dan perbandingan kompresi pada mesin tersebut, serta hasil tenaga atau daya motor. Selain analisis secara matematis, penelti juga mensimulasikan laju aliran fluida yang terjadi pada silinder tersebut dengan menggunakan program solidworks.
Motor bakar torak bensin merupakan mesin pembangkit tenaga yang mengubah bahan bakar bensin menjadi tenaga panas dan akhirnya menjadi tenaga mekanik. Secara garis besar motor bensin tersusun oleh beberapa komponen utama meliputi ; blok silinder (cylinder block), kepala silinder (cylinder head), poros engkol (crank shaft), torak (piston), batang piston (connecting rod), roda penerus (fly wheel), poros cam (cam shaft) dan mekanik katup (valve mechanic). Blok silinder adalah komponen utama motor, sebagai tempat pemasangan komponen mekanik dan system–system mekanik lainnya. Blok silinder mempunyai lubang silinder tempat piston bekerja, bagian bawah terdapat ruang engkol (crank case), mempunyai dudukan bantalan (bearing) untuk pemasangan poros engkol. Bagian silinder dikelilingi oleh lubang-lubang saluran air pendingin dan lubang oli. Kepala silinder dipasang di bagian atas blok silinder, kepala silinder terdapat ruang bakar, mempunyai saluran masuk dan buang. Sebagai tempat pemasangan mekanisme katup. Poros engkol dipasang pada dudukan blok silinder bagian bawah yang diikat dengan bantalan. Dipasang pula dengan batang piston bersama piston dan kelengkapannya. Sedangkan roda penerus dipasang pada pangkal poros engkol (flens crank shaft). Roda penerus dapat menyimpan tenaga, membawa piston dalam siklus kerja motor, menyeimbangkan putaran dan mengurangi getaran mekanik mesin.
Prinsip kerja motor bensin adalah memanfaatkan energi dari hasil gas panas hasil proses pembakaran, dimana proses pembakaran berlangsung didalam silinder mesin itu sendiri sehingga gas pembakaran sekaligus berfungsi sebagai fluida kerja menjadi tenaga atau energi panas. Motor bahan bakar torak ( piston ) menggunakan satu atau lebih silinder dimana terdapat piston yang bergerak bolak-balik atau translasi yang diubah menjadi gerak putar atau rotasi poros engkol. Langkah / stroke adalah jarak gerak piston dari Titik Mati Atas (TMA) menuju Titik Mati Bawah (TMB) atau sebaliknya. Agar motor dapat bekerja maksimal, syarat yang harus dipenuhi adalah dapat mengisap bahan bakar (campuran bensin dan udara) masuk ke dalam ruang silinder secara maksimal. Menaikkan tekanan silinder atau kompresi gas campuran bensin & udara agar diperoleh tekanan kompresi tinggi atau perbandingan kompresi maksimal 11 : 1 sehingga pembakaran maksimal, maka tenaga yang dihasilkan motor dapat maksimal.
Bentuk Permukaan Piston
Piston adalah komponen mesin yang membentuk ruang bakar bersama – sama dengan silinder blok dan silinder head. Piston jugalah yang melakukan gerakan naik turun untuk melakukan siklus kerja mesin, serta piston harus mampu meneruskan tenaga hasil pembakaran ke crankshaft. Jadi dapat kita lihat bahwa piston memiliki fungsi yang sangat penting dalam melakukan siklus kerja mesin dan dalam menghasilkan tenaga pembakaran.
Bentuk permukaan pada piston dibagi menjadi dua, yaitu :
1. Piston dengan Permukaan Cembung
Piston dengan permukaan yang cembung akan menghasilkan tingkatan kompresi yang lebih besar dari permukaan piston yang standar. Karena pada langkah kompresi yang cukup besar sehingga akan menghasilkan daya motor yang besar juga.
2. Piston dengan Permukaan Cekung
Piston dengan permukaan yang cekung, langkah kompresi yang dihasilkan lebih kecil dari premukaan piston standar. Karena langkah kompresi akan mengalami penurunan, sehingga daya yang dihasilkan pada motor bensin tidak besar.
Oversize Piston
Proses oversize piston banyak dilakukan pada motor yang telah melewati batas toleransi ukuran antara piston dan dinding silinder. Proses oversize adalah penggantian dengan diameter yang lebih besar dari ukuran sebelumnya. Pada penelitian ini dilakukan analisis perhitungan kinerja motor dengan piston ukuran standard dan oversize, serta analisis pengujian ketahanan mekanik piston dengan menggunakan perangkat lunak Catia. Dari hasil perhitungan menunjukkan bahwa dengan meng-oversize piston terjadi kenaikan volume langkah, tapi tekanan dalam ruang bakar menurun, perbandingan kompresi meningkat, sedangkan untuk daya dan torsi yang dihasilkan relatif sama dengan ukuran motor standard. Serta dari analisis ketahanan mekanik menggunakan perangkat lunak Catia menunjukan bahwa tegangan maksimum tertinggi terjadi pada piston Suzuki Shogun 110cc oversize 0.0075 m, piston Yamaha Jupiter 110cc oversize 0.0025 m, piston Honda Kharisma 125cc oversize 0.005 m dan piston Suzuki Shogun R 125cc oversize 0.0075 m.
KESIMPULAN
Bahwa bentuk permukaan piston serta mengoversize ukuran dari piston itu sendiri akan mengahasilkan daya serta tenaga yang berbeda terhadap kinerja pada motor bensin.
Secara garis besar motor bensin tersusun oleh beberapa komponen utama meliputi : blok silinder (cylinder block), kepala silinder (cylinder head), poros engkol (crank shaft), torak (piston), batang piston (connecting rod), roda penerus (fly wheel), poros cam (cam shaft) dan mekanik katup (valve mechanic).Berdasarkan diskripsi dari sistem kerja, karakteristik dan bagian komponen mekanik motor bakar torak (piston), adalah memungkinkan modifikasi khususnya pada torak (piston) pada motor bakar torak. Pada penelitian ini maka kita akan memodifikasi permukaan piston menjadi permukaan piston cekung dan permukaan piston cembung. Hasil penelitian ini untuk mencari perbandingan model-model profil permukaan torak (piston face) guna mendapatkan model yang optimal dan dapat mengasilkan kerja maksimal. Model permukaan torak dapat dilakukan dengan modifikasi desain permukaan torak cekung dengan desain permukaan torak cembung. Pelaksanaan identifikasi penelitian ini pada modifikasi desain permukaan torak cekung dengan desain permukaan torak cembung, maka akan diperoleh hasil yaitu desain modifikasi dan karakteristik permukaan torak. Dan peneliti ini dapat mengetahui pengaruh terhadap daya pengisapan dan perbandingan kompresi pada mesin tersebut, serta hasil tenaga atau daya motor. Selain analisis secara matematis, penelti juga mensimulasikan laju aliran fluida yang terjadi pada silinder tersebut dengan menggunakan program solidworks.
Motor bakar torak bensin merupakan mesin pembangkit tenaga yang mengubah bahan bakar bensin menjadi tenaga panas dan akhirnya menjadi tenaga mekanik. Secara garis besar motor bensin tersusun oleh beberapa komponen utama meliputi ; blok silinder (cylinder block), kepala silinder (cylinder head), poros engkol (crank shaft), torak (piston), batang piston (connecting rod), roda penerus (fly wheel), poros cam (cam shaft) dan mekanik katup (valve mechanic). Blok silinder adalah komponen utama motor, sebagai tempat pemasangan komponen mekanik dan system–system mekanik lainnya. Blok silinder mempunyai lubang silinder tempat piston bekerja, bagian bawah terdapat ruang engkol (crank case), mempunyai dudukan bantalan (bearing) untuk pemasangan poros engkol. Bagian silinder dikelilingi oleh lubang-lubang saluran air pendingin dan lubang oli. Kepala silinder dipasang di bagian atas blok silinder, kepala silinder terdapat ruang bakar, mempunyai saluran masuk dan buang. Sebagai tempat pemasangan mekanisme katup. Poros engkol dipasang pada dudukan blok silinder bagian bawah yang diikat dengan bantalan. Dipasang pula dengan batang piston bersama piston dan kelengkapannya. Sedangkan roda penerus dipasang pada pangkal poros engkol (flens crank shaft). Roda penerus dapat menyimpan tenaga, membawa piston dalam siklus kerja motor, menyeimbangkan putaran dan mengurangi getaran mekanik mesin.
Prinsip kerja motor bensin adalah memanfaatkan energi dari hasil gas panas hasil proses pembakaran, dimana proses pembakaran berlangsung didalam silinder mesin itu sendiri sehingga gas pembakaran sekaligus berfungsi sebagai fluida kerja menjadi tenaga atau energi panas. Motor bahan bakar torak ( piston ) menggunakan satu atau lebih silinder dimana terdapat piston yang bergerak bolak-balik atau translasi yang diubah menjadi gerak putar atau rotasi poros engkol. Langkah / stroke adalah jarak gerak piston dari Titik Mati Atas (TMA) menuju Titik Mati Bawah (TMB) atau sebaliknya. Agar motor dapat bekerja maksimal, syarat yang harus dipenuhi adalah dapat mengisap bahan bakar (campuran bensin dan udara) masuk ke dalam ruang silinder secara maksimal. Menaikkan tekanan silinder atau kompresi gas campuran bensin & udara agar diperoleh tekanan kompresi tinggi atau perbandingan kompresi maksimal 11 : 1 sehingga pembakaran maksimal, maka tenaga yang dihasilkan motor dapat maksimal.
Bentuk Permukaan Piston
Piston adalah komponen mesin yang membentuk ruang bakar bersama – sama dengan silinder blok dan silinder head. Piston jugalah yang melakukan gerakan naik turun untuk melakukan siklus kerja mesin, serta piston harus mampu meneruskan tenaga hasil pembakaran ke crankshaft. Jadi dapat kita lihat bahwa piston memiliki fungsi yang sangat penting dalam melakukan siklus kerja mesin dan dalam menghasilkan tenaga pembakaran.
Bentuk permukaan pada piston dibagi menjadi dua, yaitu :
1. Piston dengan Permukaan Cembung
Piston dengan permukaan yang cembung akan menghasilkan tingkatan kompresi yang lebih besar dari permukaan piston yang standar. Karena pada langkah kompresi yang cukup besar sehingga akan menghasilkan daya motor yang besar juga.
2. Piston dengan Permukaan Cekung
Piston dengan permukaan yang cekung, langkah kompresi yang dihasilkan lebih kecil dari premukaan piston standar. Karena langkah kompresi akan mengalami penurunan, sehingga daya yang dihasilkan pada motor bensin tidak besar.
Oversize Piston
Proses oversize piston banyak dilakukan pada motor yang telah melewati batas toleransi ukuran antara piston dan dinding silinder. Proses oversize adalah penggantian dengan diameter yang lebih besar dari ukuran sebelumnya. Pada penelitian ini dilakukan analisis perhitungan kinerja motor dengan piston ukuran standard dan oversize, serta analisis pengujian ketahanan mekanik piston dengan menggunakan perangkat lunak Catia. Dari hasil perhitungan menunjukkan bahwa dengan meng-oversize piston terjadi kenaikan volume langkah, tapi tekanan dalam ruang bakar menurun, perbandingan kompresi meningkat, sedangkan untuk daya dan torsi yang dihasilkan relatif sama dengan ukuran motor standard. Serta dari analisis ketahanan mekanik menggunakan perangkat lunak Catia menunjukan bahwa tegangan maksimum tertinggi terjadi pada piston Suzuki Shogun 110cc oversize 0.0075 m, piston Yamaha Jupiter 110cc oversize 0.0025 m, piston Honda Kharisma 125cc oversize 0.005 m dan piston Suzuki Shogun R 125cc oversize 0.0075 m.
KESIMPULAN
Bahwa bentuk permukaan piston serta mengoversize ukuran dari piston itu sendiri akan mengahasilkan daya serta tenaga yang berbeda terhadap kinerja pada motor bensin.
Langganan:
Postingan (Atom)